發(fā)動機也玩非主流

1、水平對置 雙轉(zhuǎn)子發(fā)動機深度剖析前言：說到汽車的發(fā)動機，我們比較熟悉的有直列式發(fā)動機，如L4即直列4缸；V型發(fā)動機，如V6、V8；還有像大眾旗下的W型發(fā)動機，如W8和W12。而還有一些并不是十分普及的發(fā)動機技術(shù)，像水平對置發(fā)動機和三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機（轉(zhuǎn)子發(fā)動機），它們在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用仍屬小眾派，我們不妨稱它們?yōu)椤胺侵髁鳌卑l(fā)動機。氣缸的排列形式?jīng)Q定了發(fā)動機外型尺寸和結(jié)構(gòu)特點，對發(fā)動機機體的剛度和強度也有影響，并關(guān)系到汽車的總體布置。下面我們就來解析一下這兩種非主流發(fā)動機技術(shù)。水平對置發(fā)動機工作原理及優(yōu)缺點水平對置發(fā)動機通常也被稱為B型發(fā)動機，如B6、B4，分別代表水平對置6缸和4缸發(fā)動機。B是英

2、文單詞“Boxer”（拳擊手）的第一個字母。由于水平對置發(fā)動機的氣缸呈水平相對的方式排列，活塞在水平方向上進行往復(fù)運動，就像是拳擊手在出拳搏擊一樣，B型發(fā)動機也因此而得名。所以水平對置發(fā)動機通常也被稱為BOXER。水平對置發(fā)動機通常也被稱為BOXER如果我們將水平對置發(fā)動機的構(gòu)造理解為是把V型發(fā)動機兩排氣缸的夾角加大到180度而形成的，那么就很好理解水平對置發(fā)動機的幾大特點了。水平對置發(fā)動機的本質(zhì)依然為往復(fù)活塞式內(nèi)燃機，依然采用了曲柄連桿機構(gòu)作為運動系統(tǒng)，依然有進氣、壓縮、做功、排氣四個沖程，這就決定了水平對置發(fā)動依然會有普通發(fā)動機的一些優(yōu)缺點，但也正因為它獨特的氣缸排列形式又有它自己獨有的優(yōu)

3、缺點。水平對置發(fā)動機結(jié)構(gòu)圖可以把水平對置發(fā)動機的構(gòu)造理解為V型發(fā)動機夾角加大到180度（動態(tài)演示）水平對置發(fā)動機的一個顯著優(yōu)點就是重心低，如果我們對比水平對置和V型發(fā)動機，就可以很好理解水平對置發(fā)動機重心低的這個優(yōu)點了。如果再將所有的運動部件看作質(zhì)點的話，那么他們都在一個水平面上，自然重心也就在該水平面上了。重心低這個優(yōu)點直接增加了車輛行駛穩(wěn)定性，高速過彎時車輛的側(cè)傾更小，減小了側(cè)翻的可能。水平對置發(fā)動機結(jié)構(gòu)圖（對比直列式與V型發(fā)動機）水平對置發(fā)動機將氣缸放在一條直線上當(dāng)然高度自然就會降低，這與前面所說的造成重心低那個優(yōu)點的原因有些類似，而發(fā)動機整體高度較小就便于在有限的發(fā)動機艙中增加渦輪增壓

4、器的裝置。保時捷一直鐘情于水平對置式發(fā)動機有很大一部分原因是源于它的這個優(yōu)點，因為保時捷911車型都采用了“溜背”式的外形設(shè)計和后置后驅(qū)的驅(qū)動方式，這就需要高度較小的發(fā)動機來提供動力。水平對置發(fā)動機實拍圖低振動是水平對置發(fā)動機的另外一大優(yōu)點，活塞運動的平衡良好（180度左右抵消），相比直列式，在曲軸方面所需的平衡配重因素減少，有助轉(zhuǎn)速提升。它能保持650轉(zhuǎn)的低轉(zhuǎn)速，并保證發(fā)動機平穩(wěn)的工作。水平對置發(fā)動機近景實拍既然水平對置發(fā)動機擁有以上諸多優(yōu)點，那為什么目前在全球市場，一直采用水平對置發(fā)動機的只有保時捷和斯巴魯兩個廠商？必然是它存在一定的缺點。首先是，潤滑系統(tǒng)不太理想，技術(shù)要求很高；其次是冷卻

5、系統(tǒng)也要求很嚴(yán)格；最重要的是它的制造成本要比V型發(fā)動機還高，之前我們介紹的一大優(yōu)點振動小是種理想狀態(tài)，要在實際工作中達到這種理想狀態(tài)，對發(fā)動機制造工藝和零部件裝配精度的要求較高，因此制造成本相比常見的直列或V型發(fā)動機高出不少，而且維修保養(yǎng)難度較大。保時捷水平對置發(fā)動機技術(shù)保時捷水平對置發(fā)動機保時捷水平對置發(fā)動機進入70年代不斷增長的馬力需求，催化轉(zhuǎn)換器/無鉛汽油引入以及新廢氣排放條例的實施讓保時捷急需增大引擎容積。要擴大容積有兩個選擇：一個拉長沖程（增加長度），一個增大口徑（增加寬度）。保時捷911系列車型（09款Carrea敞篷）水平對置發(fā)動機是保時捷的經(jīng)典技術(shù)雖然在911 Turbo上保時

6、捷可以大幅增加車尾的寬度來增大引擎?zhèn)}空間，但這樣會大大增加空氣阻力而且成本也非常高，在普通的911行不通。憑借在賽車場上累積的技術(shù)和經(jīng)驗，保時捷從增強缸體強度減少缸壁厚度增大汽缸口徑找到突破點，新型高強度金屬材料和電子燃油噴注的應(yīng)用也讓911引擎最高轉(zhuǎn)數(shù)和輸出大幅提升。保時捷911 GT-2水平對置發(fā)動機結(jié)構(gòu)圖雖然引擎的總體尺寸沒有明顯增大，但容積在2.7L以上的911引擎為了不增加車尾寬度保持最優(yōu)化的整體布局，引擎和排擋箱/傳動軸之間是有一個傾斜的齒輪連接，跟一般汽車直連是有區(qū)別的。保時捷水平對置發(fā)動機保時捷水平對置發(fā)動機風(fēng)冷911 Flat 6引擎在993一代已經(jīng)發(fā)展到極限，使用風(fēng)冷設(shè)計3

7、.2L一個技術(shù)極限同時為了保留冷卻空間，保時捷一直使用占用空間較少的SOHC 2V per clinder 設(shè)計，而沒有采用同代引擎已經(jīng)普遍使用高性能DOHC 4V。風(fēng)冷引擎曾經(jīng)是保時捷911的招牌，但在911 GT1/Boxster上保時捷首先試驗水冷Flat 6 DOHC設(shè)計，并在隨后的996一代911上采用了水冷設(shè)計。得益于水冷設(shè)計996引擎容積達到空前的3.8L(911 GT3)。保時捷911 GT-2水平對置發(fā)動機加裝了燃油直噴技術(shù)的保時捷3.6L水平對置發(fā)動機水平對置發(fā)動機當(dāng)然是保時捷的經(jīng)典技術(shù)，然而結(jié)合燃油直噴技術(shù)的水平對置發(fā)動機讓保時捷獲得動力方面的全面提升，以保時捷09款91

8、1為例，得益于燃油噴射系統(tǒng)的改進，保時捷3.6L水平對置六缸發(fā)動機的最大輸出提高了20馬力，達到345馬力。3.8L水平對置六缸發(fā)動機的最大功率從原來的350馬力提高到385馬力，最大扭矩從原來的400N·m/4600rpm提升到420N·m/4400rpm。斯巴魯水平對置發(fā)動機技術(shù)斯巴魯?shù)乃綄χ冒l(fā)動機說到斯巴魯?shù)乃綄χ冒l(fā)動機，翼豹就屬于這一技術(shù)的代表車型，而最讓斯巴魯感到得意的應(yīng)該就是翼豹在世界汽車?yán)﹀\標(biāo)賽（WRC）上取得過比較優(yōu)異的戰(zhàn)績。幫助斯巴魯在賽車界揚名立萬的“利器”正是水平對置發(fā)動機和左右對稱全時四輪驅(qū)動系統(tǒng)這兩項在斯巴魯技術(shù)武庫中最具有“殺傷力”的核心技

9、術(shù)，而水平對置發(fā)動機又是左右對稱全時四輪驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)揮作用的基礎(chǔ)和動力源。斯巴魯翼豹斯巴魯翼豹斯巴魯和保時捷的水平對置發(fā)動機之間最大的區(qū)別其實在于安裝方式：斯巴魯是前縱置引擎、前輪驅(qū)動或者四輪驅(qū)動，跟一般的前橫置引擎前輪驅(qū)動車型不一樣，斯巴魯?shù)囊鎸嶋H上跟奧迪的V型引擎+Quattro的布局很相似，是非常典型的Symmetric AWD Layout。斯巴魯水平對置發(fā)動機實拍圖斯巴魯左右對稱全時四輪驅(qū)動系統(tǒng)斯巴魯水平對置發(fā)動機結(jié)構(gòu)圖及實車發(fā)動機艙斯巴魯2.5L/3.6L水平對置發(fā)動機實拍圖由于EJ系列引擎只有4/6缸容積不超過3000cc，前置引擎?zhèn)}的空間比較充裕因此斯巴魯只需要解決引擎的供油和

10、散熱問題就可以。所以也有這樣一種說法：其實斯巴魯?shù)囊娌⒉皇呛芟冗M或者很特別的設(shè)計，只是現(xiàn)在同級廠商沒有使用水平對向設(shè)計所以顯得“與眾不同”。轉(zhuǎn)子發(fā)動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機也就是轉(zhuǎn)子發(fā)動機，它采用三角轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運動來控制壓縮和排放，與傳統(tǒng)的活塞往復(fù)式發(fā)動機的直線運動迥然不同。一般發(fā)動機是往復(fù)運動式發(fā)動機，工作時活塞在氣缸里做往復(fù)直線運動，為了把活塞的直線運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動，必須使用曲柄連桿機構(gòu)。轉(zhuǎn)子發(fā)動機的結(jié)構(gòu)實拍圖轉(zhuǎn)子發(fā)動機的結(jié)構(gòu)和工作原理（動態(tài)演示）轉(zhuǎn)子發(fā)動機則不同，它直接將可燃?xì)獾娜紵蛎浟D(zhuǎn)化為驅(qū)動扭矩。在轉(zhuǎn)子發(fā)動機中，燃燒產(chǎn)生的壓力保存在殼體和三角形轉(zhuǎn)子（在該發(fā)動機中用

11、來代替活塞）構(gòu)成的密封室中。轉(zhuǎn)子發(fā)動機的工作原理轉(zhuǎn)子發(fā)動機的工作原理轉(zhuǎn)子的行進路徑與呼吸測量儀產(chǎn)生的軌跡類似。轉(zhuǎn)子的頂點與殼體接觸，從而形成三個獨立的氣室。轉(zhuǎn)子不停地圍繞燃燒室運動，三種體積的氣體交替膨脹和收縮。正是這種膨脹和收縮將空氣和燃料吸入發(fā)動機，然后對此混合氣體進行壓縮，并在氣體膨脹時生成有用的動力，最后排出廢氣。德國人菲加士·汪克爾發(fā)明的首臺轉(zhuǎn)子發(fā)動機馬自達投巨資購得轉(zhuǎn)子發(fā)動機版權(quán) 這種發(fā)動機由德國人菲加士·汪克爾發(fā)明，在總結(jié)前人的研究成果的基礎(chǔ)上，解決了一些關(guān)鍵技術(shù)問題，研制成功第一臺轉(zhuǎn)子發(fā)動機，所以也有的稱之為汪克爾轉(zhuǎn)子發(fā)動機（Wankel Engine）。汪

12、克爾發(fā)動機的面世，讓很多有實力的汽車生產(chǎn)商都嗅到了新時代技術(shù)的氣味?？墒牵艨藸柊l(fā)動機在啟動試驗中暴露出的缺點，卻打消了很多向汪克爾發(fā)動機挑戰(zhàn)的年頭。馬自達的首臺量產(chǎn)型轉(zhuǎn)子發(fā)動機10A-8010馬自達首臺實用化兼量產(chǎn)化的轉(zhuǎn)子發(fā)動機車-Mazda Cosmo Sport一向?qū)π录夹g(shù)情有獨鐘的馬自達公司投巨資從汪克爾公司買下了這項技術(shù)，馬自達在購得版權(quán)后，以RE-Rotary engine譯名轉(zhuǎn)子發(fā)動機作為汪克爾發(fā)動機的新名稱。1964年，日內(nèi)瓦的德法合資企業(yè)COMOBIL公司，首次把轉(zhuǎn)子發(fā)動機裝在轎車上成為正式產(chǎn)品。1967年，日本人也將轉(zhuǎn)子發(fā)動機裝在馬自達轎車上開始成批生產(chǎn)。馬自達RX7馬自達

13、RX-8所使用的1.3L轉(zhuǎn)子發(fā)動機70年代石油危機爆發(fā)，各國忙于應(yīng)付各方面的困難而無暇顧及發(fā)展轉(zhuǎn)子發(fā)動機，唯有馬自達公司仍然深信轉(zhuǎn)子發(fā)動機的潛力，獨自研究和生產(chǎn)轉(zhuǎn)子發(fā)動機，并為此付出了相當(dāng)大的代價。他們逐步克服了轉(zhuǎn)子發(fā)動機的缺陷，成功地由試驗性生產(chǎn)過渡到商業(yè)性生產(chǎn)，并將安裝了轉(zhuǎn)子發(fā)動機的RX7型跑車打入了美國市場，令人刮目相看。不過，RX-7于1995退出美國市場。轉(zhuǎn)子發(fā)動機的優(yōu)缺點分析由于從生產(chǎn)裝配到維護修理，轉(zhuǎn)子發(fā)動機都與傳統(tǒng)的發(fā)動機大不一樣，開發(fā)成本大。加上往復(fù)式活塞發(fā)動機在功率、重量、排放、能耗等方面都比過去有了顯著提高，轉(zhuǎn)子發(fā)動機沒有顯出明顯的優(yōu)勢，因此各大汽車企業(yè)都沒有積極性去開發(fā)

14、利用，唯有馬自達一家苦苦支撐。轉(zhuǎn)子發(fā)動機側(cè)面圖都說“存在就是有意義的”，那么我們就來客觀的分析一下轉(zhuǎn)子發(fā)動機的優(yōu)缺點，也許看完這些，我們也會明白為什么馬自達會對這“非主流”的轉(zhuǎn)子發(fā)動機那么情有獨鐘。馬自達對這“非主流”的轉(zhuǎn)子發(fā)動機情有獨鐘轉(zhuǎn)子發(fā)動機有幾個優(yōu)點，其中最重要的一點是減小了體積和減輕了重量。在運行安靜性和平穩(wěn)性兩方面，雙轉(zhuǎn)子RE相當(dāng)于直列六缸往復(fù)式發(fā)動機。在保證相同的輸出功率水平前提下，轉(zhuǎn)子式發(fā)動機的設(shè)計重量是往復(fù)式的三分之二，這個優(yōu)點對于汽車工程師們有著無比的吸引力。轉(zhuǎn)子發(fā)動機減小了體積和重量由于轉(zhuǎn)子發(fā)動機將空燃混合氣燃燒產(chǎn)生的膨脹壓力直接轉(zhuǎn)化為三角形轉(zhuǎn)子和偏心軸的轉(zhuǎn)動力，所以不需要設(shè)置連桿，進氣口和排氣口依靠轉(zhuǎn)子本身的運動來打開和關(guān)閉；不再需要配氣機構(gòu)，包括正時齒帶、凸輪軸、搖臂、氣門、氣門彈簧等，而這在往復(fù)式發(fā)動機中是必不可少的一部分。綜上所述，轉(zhuǎn)子發(fā)動機組成所需要的部件大幅度減少。轉(zhuǎn)子發(fā)動機中的“轉(zhuǎn)子”轉(zhuǎn)子發(fā)動機組成所需要的部件大幅度減少根據(jù)研究結(jié)果，轉(zhuǎn)子發(fā)動機在整個速度范圍內(nèi)有相當(dāng)均勻的扭矩曲線，即使是在兩轉(zhuǎn)子的設(shè)計中，運行中的扭矩波動也與